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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
DISEÑO DE UN CONJUNTO HABITACIONAL FORMADO POR DOS CUERPOS DE 27 Y 22
PISOS RESPECTIVAMENTE SOBRE EL NIVEL DE BANQUETA Y 3 SOTANOS DESTINADO A
DEPARTAMENTOS EN CONDOMINIO Y ESTACIONAMIENTO
Raúl David Granados Granados¹
RESUMEN
En este documento se presenta el diseño estructural de un conjunto habitacional en condominio que se construirá
en el sur de la ciudad de México. La estructura de los edificios será de concreto en su totalidad. El análisis y el
diseño se realizaron de acuerdo con el Reglamento de Construcciones para el D.F. y las Normas Técnicas
Complementarias vigentes. Se hace especial énfasis en la forma de emplear los resultados del análisis sísmico
dinámico realizado con el programa ETABS para el cumplimiento de la normatividad.
ABSTRACT
This paper concerns with structural design for a condominium habitation buildings to be built in the south side
of México City. Reinforced concrete system will be used in the structure. Structural analysis and design
accomplish the current version of Mexico City´s Building Code and Complementary Technical Norms. Special
focus is done in the dynamic seismic analysis performed by ETABS software in order to satisfy normative
requirements.
INTRODUCCION
En el sur de la ciudad de México se están construyendo conjuntos habitacionales de mediana altura, entre 20 y
30 pisos. Hasta hace pocos años estos edificios requerían generalmente de una estructura de acero, con el fin de
cumplir con las disposiciones reglamentarias y lograr soluciones rápidas y factibles, desde el punto de vista
constructivo y económico. En la actualidad la estructura de concreto permite obtener soluciones adecuadas y
económicas en este tipo de edificios en virtud de los avances que ha tenido el concreto en los últimos años,
principalmente en el aumento de la resistencia nominal. Del mismo modo se ha abatido el costo de la cimbra y
se han acelerado los procedimientos de construcción.
DESCRIPCION DE LOS EDIFICIOS
Se presenta el proceso de análisis y diseño estructural de dos edificios que se identificarán como Torre 1 y Torre
2 que son parte de un conjunto habitacional. Cuenta además con 3 niveles de sótano destinados a
estacionamiento. La estructura elegida será de concreto colado en sitio y está concebida con marcos formados
por trabes y columnas que se complementan con muros de rigidez ubicados en los cubos de elevadores y
escaleras y en otros sitios estratégicos.
El conjunto, en su arreglo final constará de las 2 torres, separadas entre sí a partir del nivel de planta baja. Desde
este nivel y hasta la cimentación las torres se transforman en un solo cuerpo que ocupa toda el área del predio
creando el espacio para alojar los estacionamientos del conjunto. En estos niveles existirán muros de contención
en el perímetro del predio que contribuyen también a la resistencia y rigidez ante acciones sísmicas.
¹ Director de Proyectistas Estructurales Asociados S.C., Alborada 136-701, Col. Parques del Pedregal,
14010 México D.F. (55) 5171- 4957; (55) 5171- 5015; [email protected]
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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
PROCESO DE ANALISIS Y DISEÑO
En forma sintetizada el trabajo consta de las siguientes etapas.
1) Anteproyecto estructural (Factibilidad).
a) Definición del sistema estructural
b) Definición de materiales y acabados
c) Compatibilidad de la estructura con los demás sistemas (arquitectónico, instalaciones, geotecnia)
2) Proyecto ejecutivo.
a) Modelación de la estructura (con ayuda de programas)
b) Inclusión de acciones gravitacionales (intensidad, combinaciones)
c) Definición de parámetros para el análisis sísmico (coeficiente sísmico, espectro de diseño)
d) Análisis estructural. En esta etapa se realizó un análisis sísmico estático cuyos resultados se combinan con
las acciones gravitacionales. También se realizó un análisis dinámico cuyos los resultados no se deben combinar
directamente con las acciones gravitacionales pues los valores obtenidos solo tienen signo positivo. Del análisis
dinámico se obtienen cortantes y fuerzas sísmicas estáticas que se combinan con las acciones gravitacionales
3) Evaluación de los resultados del análisis.
a) Verificación del equilibrio
b) Calibración de acciones interiores (momentos, cortantes fuerzas axiales, reacciones)
c) Verificación de deformaciones
d) Evaluación de la respuesta dinámica (modos de vibración, cortantes dinámicos)
Los cortantes dinámicos permitirán obtener fuerzas estáticas de sismo que ahora sí se pueden combinar con las
acciones gravitacionales. En estas condiciones se puede incluir el signo de las fuerzas así como las
excentricidades especificadas por las normas
e) Ajuste de secciones de miembros estructurales
f) Análisis definitivo
g) Dimensionamiento. Este se puede realizar con el mismo programa o con programas propios. En cualquier
caso es necesario verificar los resultados del diseño empleando métodos manuales.
h) Elaboración de planos estructurales para construcción, especificaciones, procedimientos constructivos,
memorias y documentos para obtención de licencias
i) Análisis y diseño de la cimentación. Dependiendo del tipo de terreno de cimentación ésta se puede incluir en
el modelo de la estructura así como también el suelo, si se tiene un terreno compresible. Cuando el terreno es
firme, como en este caso la cimentación se considera separada de la estructura y el diseño de sus elementos
componentes se realiza en forma simplista. Se incluyen en esta fase los muros de contención y los demás
elementos como pilas, pilotes y anclas si es que existen estos elementos
j) Elaboración de los planos de cimentación que incluye las especificaciones y procedimiento de construcción
k) Cuantificación de materiales estructurales
A continuación se presentan algunos de los conceptos más destacables del proyecto.
SISTEMA ESTRUCTURAL
Los edificios están conformadas con un arreglo estructural consistente en marcos formados por columnas,
losas, trabes y muros de rigidez que proporcionan resistencia y rigidez a cargas laterales, en dos direcciones
ortogonales. En los niveles subterráneos los marcos se extienden en toda el área del predio y se complementan
con muros adicionales de contención. El sistema de piso, en todos los niveles, tiene también trabes secundarias
que reducen la dimensión de los tableros de las losas que son coladas en sitio. A continuación se muestra el
sistema estructural descrito.
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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
Plantas Tipo Inferiores Plantas Tipo Superiores
Figura 1 Plantas de la estructura Torre 1
Figura 2 Isométricos de la estructura
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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
Planta Tipo
Figura 3 Planta de la estructura Torre 2
Figura 4 Isométricos de la estructura Torre 2 t TOR
Nivele
5
Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
MATERIALES EMPLEADOS Y CARGAS
MATERIALES. En estructura y cimentación
Concreto f¨c = 500 kg/cm² (35 MPa) CLASE 1
Acero de refuerzo Fy = 4200 kg/cm² (420 MPa)
GARGAS GRAVITACIONALES
Estacionamiento
Losa de 12 cm 290 kg/m² (2900 Pa)
Piso 120 kg/m² (1200 Pa)
Carga de Reglamento 40 kg/m² (400 Pa)
Carga viva 250 kg/m² (2500 Pa)
Total 700 kg/m² (7000 Pa)
Planta baja
Losa de 12 cm 290 kg/m² (2900 Pa)
Piso 120 kg/m² (1200 Pa)
Carga de Reglamento 40 kg/m² (400 Pa)
Carga viva 350 kg/m² (3500Pa)
Total 800 kg/m² (8000Pa)
Niveles 1 al 21
Losa de 12 cm 290 kg/m² (2900 Pa)
Piso 120 kg/m² (1200 Pa)
Muros divisorios 50 kg/m² (500 Pa)
Carga de Reglamento 40 kg/m² (400 Pa)
Carga viva 170 kg/m² (1700 Pa)
Total 670 kg/m² (6700 Pa)
Nivel 22 (azotea)
Losa de 12 cm 290 kg/m² (2900 Pa)
Relleno 150 kg/m² (1500 Pa)
Acabado 100 kg/m² (1000 Pa)
Plafón 40 kg/m² (400 Pa)
Carga de Reglamento 40 kg/m² (400 Pa)
Carga viva 350 kg/m² (3500 Pa)
Total 970 kg/m² (9700 Pa)
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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
PARAMETROS PARA EL ANALISIS POR SISMO
De acuerdo con el Reglamento para Construcciones del D.F. y sus Normas Técnicas Complementarias se tiene:
Destino del edificio GRUPO B
Ubicación ZONA I
Coeficiente sísmico 0.16
Factor de comportamiento sísmico 1.6
Figura 5 Espectros de diseño
ANALISIS SISMICO DE LA ESTRUCTURA
De acuerdo con las normas vigentes las estructuras de más de 30 m de altura ubicadas en la zona I deben
analizarse por sismo con un método dinámico. El empleo del método estático es insuficiente y solo sirve para
un análisis preliminar. En este caso la estructura se modeló y analizó en tres dimensiones con el programa
ETABS 2013. Para el análisis sísmico se empleó el análisis modal tomando el espectro del D.F. para la zona I.
En el modelo analítico se incluyeron las 2 torres correspondientes a la segunda fase con los sótanos. Sin embargo
para el análisis dinámico se consideraron dos modelos independientes incluyendo en cada caso solo una de las
torres. A continuación se presentan los resultados del análisis dinámico de las torres.
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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
Formas Modales Torre 1
Figura 6 Modo 1 T = 2.98 seg Figura 7 Modo 2 T = 2.87 seg
Figura 8 Modo 3 T = 2.26 seg
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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
FUERZAS SISMICAS DINAMICAS TORRE 1
DIR Z DIR X DIR Y
STORY29 FDINX Top 0.0299 -102.2535 -0.0015
STORY29 FDINX Bottom 0.0299 -102.2535 -0.0015
STORY29 FDINY Top -0.0055 -0.0154 -122.3792
STORY29 FDINY Bottom -0.0055 -0.0154 -122.3792
STORY28 FDINX Top 0.0163 -168.5574 -0.0097
STORY28 FDINX Bottom 0.0163 -168.5574 -0.0097
STORY28 FDINY Top 0.0067 -0.0409 -211.8137
STORY28 FDINY Bottom 0.0067 -0.0409 -211.8137
STORY27 FDINX Top -0.0566 -251.1289 -0.0387
STORY27 FDINX Bottom -0.0566 -251.1289 -0.0387
STORY27 FDINY Top -0.0026 -0.0681 -334.6773
STORY27 FDINY Bottom -0.0026 -0.0681 -334.6773
STORY26 FDINX Top 0.0414 -347.1238 -0.0383
STORY26 FDINX Bottom 0.0414 -347.1238 -0.0383
STORY26 FDINY Top 0.0133 -0.1123 -471.7663
STORY26 FDINY Bottom 0.0133 -0.1123 -471.7663
STORY26 DINX Max Top 0.3514 346.7648 24.8032
STORY25 FDINX Top 0.0364 -433.328 -0.0564
STORY25 FDINX Bottom 0.0364 -433.328 -0.0564
STORY25 FDINY Top 0.0436 -0.1582 -588.861
STORY25 FDINY Bottom 0.0436 -0.1582 -588.861
STORY24 FDINX Top 0.0315 -509.7166 -0.0705
STORY24 FDINX Bottom 0.0315 -509.7166 -0.0705
STORY24 FDINY Top 0.0318 -0.1863 -690.9225
STORY24 FDINY Bottom 0.0318 -0.1863 -690.9225
STORY23 FDINX Top 0.0309 -579.3137 -0.0829
STORY23 FDINX Bottom 0.0309 -579.3137 -0.0829
STORY23 FDINY Top 0.0394 -0.2207 -782.9762
STORY23 FDINY Bottom 0.0394 -0.2207 -782.9762
STORY22 FDINX Top 0.031 -641.0955 -0.0945
STORY22 FDINX Bottom 0.031 -641.0955 -0.0945
STORY22 FDINY Top 0.0466 -0.2535 -866.0136
STORY22 FDINY Bottom 0.0466 -0.2535 -866.0136
STORY21 FDINX Top 0.0311 -697.0407 -0.1053
STORY21 FDINX Bottom 0.0311 -697.0407 -0.1053
STORY21 FDINY Top 0.0549 -0.2848 -941.0256
STORY21 FDINY Bottom 0.0549 -0.2848 -941.0256
STORY20 FDINX Top 0.0311 -749.1321 -0.1153
STORY20 FDINX Bottom 0.0311 -749.1321 -0.1153
STORY20 FDINY Top 0.0642 -0.3145 -1010.0023
STORY20 FDINY Bottom 0.0642 -0.3145 -1010.0023
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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
STORY19 FDINX Top 0.0308 -797.3538 -0.1242
STORY19 FDINX Bottom 0.0308 -797.3538 -0.1242
STORY19 FDINY Top 0.0744 -0.3421 -1073.933
STORY19 FDINY Bottom 0.0744 -0.3421 -1073.933
STORY18 FDINX Top 0.0303 -843.6943 -0.1321
STORY18 FDINX Bottom 0.0303 -843.6943 -0.1321
STORY18 FDINY Top 0.0855 -0.3674 -1133.8062
STORY18 FDINY Bottom 0.0855 -0.3674 -1133.8062
STORY17 FDINX Top 0.0295 -888.1411 -0.1386
STORY17 FDINX Bottom 0.0295 -888.1411 -0.1386
STORY17 FDINY Top 0.0976 -0.3898 -1189.6092
STORY17 FDINY Bottom 0.0976 -0.3898 -1189.6092
STORY16 FDINX Top 0.0282 -930.6797 -0.1437
STORY16 FDINX Bottom 0.0282 -930.6797 -0.1437
STORY16 FDINY Top 0.1105 -0.4089 -1243.3295
STORY16 FDINY Bottom 0.1105 -0.4089 -1243.3295
STORY15 FDINX Top 0.0264 -971.2941 -0.147
STORY15 FDINX Bottom 0.0264 -971.2941 -0.147
STORY15 FDINY Top 0.1242 -0.4241 -1294.9531
STORY15 FDINY Bottom 0.1242 -0.4241 -1294.9531
STORY14 FDINX Top 0.024 -1009.966 -0.1486
STORY14 FDINX Bottom 0.024 -1009.966 -0.1486
STORY14 FDINY Top 0.1385 -0.4346 -1344.4654
STORY14 FDINY Bottom 0.1385 -0.4346 -1344.4654
STORY12 FDINX Top 0.0211 -1047.6749 -0.1479
STORY12 FDINX Bottom 0.0211 -1047.6749 -0.1479
STORY12 FDINY Top 0.1535 -0.4398 -1391.8511
STORY12 FDINY Bottom 0.1535 -0.4398 -1391.8511
STORY11 FDINX Top 0.0174 -1085.3894 -0.1449
STORY11 FDINX Bottom 0.0174 -1085.3894 -0.1449
STORY11 FDINY Top 0.1689 -0.4387 -1437.094
STORY11 FDINY Bottom 0.1689 -0.4387 -1437.094
STORY10 FDINX Top 0.0129 -1122.0564 -0.1392
STORY10 FDINX Bottom 0.0129 -1122.0564 -0.1392
STORY10 FDINY Top 0.1846 -0.4301 -1479.1769
STORY10 FDINY Bottom 0.1846 -0.4301 -1479.1769
STORY9 FDINX Top 0.0076 -1158.5974 -0.1305
STORY9 FDINX Bottom 0.0076 -1158.5974 -0.1305
STORY9 FDINY Top 0.2004 -0.4124 -1518.0826
STORY9 FDINY Bottom 0.2004 -0.4124 -1518.0826
STORY8 FDINX Top 0.0013 -1193.8873 -0.1188
STORY8 FDINX Bottom 0.0013 -1193.8873 -0.1188
STORY8 FDINY Top 0.2161 -0.3837 -1553.7929
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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
STORY8 FDINY Bottom 0.2161 -0.3837 -1553.7929
STORY7 FDINX Top -0.0058 -1227.7358 -0.1039
STORY7 FDINX Bottom -0.0058 -1227.7358 -0.1039
STORY7 FDINY Top 0.2316 -0.3413 -1585.2889
STORY7 FDINY Bottom 0.2316 -0.3413 -1585.2889
STORY6 FDINX Top -0.0138 -1256.8505 -0.0858
STORY6 FDINX Bottom -0.0138 -1256.8505 -0.0858
STORY6 FDINY Top 0.2464 -0.2812 -1612.5515
STORY6 FDINY Bottom 0.2464 -0.2812 -1612.5515
STORY5 FDINX Top -0.0213 -1279.806 -0.0649
STORY5 FDINX Bottom -0.0213 -1279.806 -0.0649
STORY5 FDINY Top 0.2603 -0.1985 -1635.5612
STORY5 FDINY Bottom 0.2603 -0.1985 -1635.5612
STORY4 FDINX Top -0.0303 -1294.9721 -0.0424
STORY4 FDINX Bottom -0.0303 -1294.9721 -0.0424
STORY4 FDINY Top 0.2734 -0.0859 -1654.2931
STORY4 FDINY Bottom 0.2734 -0.0859 -1654.2931
STORY3 FDINX Top -0.0085 -1302.5819 -0.0343
STORY3 FDINX Bottom -0.0085 -1302.5819 -0.0343
STORY3 FDINY Top 0.282 0.0694 -1668.7741
STORY3 FDINY Bottom 0.282 0.0694 -1668.7741
STORY2 FDINX Top -0.0978 -1306.1887 0.0679
STORY2 FDINX Bottom -0.0978 -1306.1887 0.0679
STORY2 FDINY Top 0.3058 0.234 -1677.6208
STORY2 FDINY Bottom 0.3058 0.234 -1677.6208
STORYPB FDINX Top -0.0514 -1287.2076 -0.0139
STORYPB FDINX Bottom -0.0514 -1287.2076 -0.0139
STORYPB FDINY Top 0.0804 0.042 -1674.6122
STORYPB FDINY Bottom 0.0804 0.042 -1674.6122
De la misma manera se obtuvieron las fuerzas de la torre 2
11
Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
Formas Modales Torre 2
Figura 9 Modo1 T = 2.33 seg Figura 10 Modo 2 T = 2.16 seg
Figura 11 Modo 3 T = 1.62 seg
12
Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
Impulsora de Destinos Urbanos
Monte Pelvoux 210 - 101
Col. Lomas de Chapultepec
11000, México D.F.
Av. San Jeronimo No. 240 - 2
Col. Jardines del Pedregal C.P. 01900
Delegación Alvaro Obregon
DIRECTOR RESPONSABLE DE OBRA
ARQ. D.R.O. : 0000
CORRESPONSABLE EN DISEÑO URBANO Y ARQ.
ARQ. C.D.U. y A. : 0000
CORRESPONSABLE EN SEGURIDAD
ESTRUCTURAL
ING. C/SE : 0000
CORRESPONSABLE EN INSTALACIONES
ING.-ARQ. C/I. : 0000
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA
Para el dimensionamiento de los miembros de la estructura se emplearon las NTC del Reglamento para
Construcciones del D.F.
CIMENTACION
De acuerdo con el estudio geotécnico realizado, el terreno de cimentación, en la profundidad donde se
desplantara el edificio, está constituido por un aglomerado formado por gravas y boleos embebidos en una
matriz areno-limosa muy cementada y compacta, de gran resistencia y baja deformabilidad, que registro más
de 100 golpes en los sondeos de penetración estándar.
De acuerdo con lo anterior, la cimentación recomendada fue de tipo superficial con zapatas aisladas bajo las
columnas y corridas bajo los muros. Las zapatas serán de concreto y se desplantaran a 1.50m con respecto al
nivel de la máxima excavación. La capacidad de carga del suelo para el diseño fue de 250 ton/m².
PLANOS
Figura 12 Cimentación
13
Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
²
²
²
²
²
²
²
DIRECTOR RESPONSABLE DE OBRA
ARQ. ANGÉLICA MARÍA HINOJOSA ARÉCHIGA
D.R.O. : 1767
CORRESPONSABLE EN DISEÑO URBANO Y ARQ.
ARQ. ADÁN ALDANA SANDOVAL
C.D.U. y A. : 0593
CORRESPONSABLE EN SEGURIDAD
ESTRUCTURAL
ING. EFRÉN LOZA HERNÁNDEZ
C/SE : 0114
CORRESPONSABLE EN INSTALACIONES
ING.-ARQ. JAIME GUERRERO VILLANUEVA
C/I. : 0130
Calle de Canoa No. 235
Colonia Tizapan C.P. 01090 Delegación Álvaro Obregón
REPRESENTANTE LEGAL
GERARDO MORENO CORRAL
PROPIETARIO
R CANOA 235 S.A DE C.V.
AMPLIACION
DE MANIFESTACION
Figura 13 Estructura Torre 1
Figura 14 Estructura Torre 2
14
Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
CONCLUSIONES
Se presentó el diseño estructural de dos edificios que forman parte de un conjunto habitacional que se construye
en el sur de la ciudad de México. Se destaca el hecho de que el concreto se emplea cada vez más en edificios
de altura media. Para ello es necesario contar con elementos de rigidez que ayuden a controlar las deformaciones
debidas a la acción sísmica. Si los edificios se ubican en zona de riesgo sísmico bajo, como es la zona de Lomas
y Pedregal de la ciudad de México, la estructura de concreto con un sistema estructural a base de marcos y
muros de cortante resulta atractiva desde el punto de vista de facilidad de construcción y economía. También
la rapidez de construcción en estructuras de concreto compite con la velocidad con que se construyen las
estructuras de acero especialmente si se emplean sistemas de cimbra integrales que minimizan el tiempo de
ejecución de este concepto así como sistemas de colocación del concreto con equipos de bombeo mas eficientes.